立式储罐并联隔震基础研究

论文摘要

储罐是油品和各种液体化学品的储存设备,是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。由于其一般存贮易燃、易爆、有毒介质,一旦发生地震灾害,其后果十分严重,同时容易产生火灾和环境污染等次生灾害,给人类的生存和生态环境造成严重的影响,给生产和国民经济造成严重的损失。基础隔震能有效地保护储罐罐体免遭地震破坏,保护人类的生命与财产安全。在诸多的隔震方式中,滑移隔震具有技术简单易行、隔震效果好、隔震层滑动之后不影响其竖向承载力、造价较低及滑移位移控制困难等特点;而橡胶支座隔震结构具有足够柔的水平刚度,水平向刚度受垂直荷载影响较小,有较好的回复能力,造价较高等特点。本文考虑把叠层橡胶支座和摩擦滑移支座组合在一起使用,组成新的并联隔震体系,通过合理的参数搭配,使两种型式的隔震支座相互取长补短,有效降低了隔震结构的造价,而且能优化隔震效果。针对所提出的并联隔震体系,具体研究了以下几个方面的内容:(1)合理设计了并联基础隔震系统的具体构造,利用圈梁结构将基础设计成具有滑移和隔震支撑并联的结构体系,支撑由上下垫板构成,垫板与圈梁无约束,垫板可以起到调整储罐中心点沉降和不均匀沉降的作用。(2)建立了并联基础隔震储罐的简化分析力学模型。(3)依据简化分析力学模型,建立了并联基础隔震储罐动响应简化分析的运动方程,并给出了求解动响应的时程分析理论方法。(4)对储罐并联基础隔震结构体系进行了水平隔震地震响应分析,采用时程分析方法,针对系列浮顶立式储罐,对储罐并联基础隔震结构体系隔震效果进行了全面分析,研究了不同地震波、不同场地、不同地震烈度、不同摩擦系数、不同并联滑移隔震支座负担的结构总重量比、不同高径比,不同隔震周期及等效阻尼比对上部储罐地震响应的影响。分析结果表明,当并联滑移隔震支座负担的结构总重量比增加、摩擦系数增大,隔震效果减弱。但地震波种类、场地类别、地震烈度、隔震周期等因素对减震效果及规律有相应的影响。(5)对储罐并联基础隔震结构体系的隔震试验研究,根据相似原理建立了试验模型,通过水平静推力的输入,测试隔震立式浮放储罐的隔震层顶部的滑移位移和罐壁结构下壁板应力及起滑剪力。对试验模型进行了有限元分析。验证了并联隔震储罐体系的减震效果。通过对本文研究内容的总结,得出了本论文的研究成果,提出了与本文研究工作密切相关的尚需进一步研究的工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 储罐的抗震研究概述
• 1.3 基础隔震研究进展
• 1.3.1 基础隔震机理
• 1.3.2 基础隔震技术的发展概况
• 1.4 摩擦滑移隔震、橡胶支座隔震及复合隔震技术的研究应用概况
• 1.4.1 摩擦滑移隔震技术的研究概况
• 1.4.2 橡胶支座隔震技术应用现状
• 1.4.3 复合基础隔震技术在国内外的发展和研究概况
• 1.5 本论文研究内容
• 第二章 立式储罐并联隔震基础设计
• 2.1 引言
• 2.2 储罐并联隔震基础型式
• 2.3 储罐并联隔震基础的隔震机理
• 2.4 滑移隔震机构
• 2.5 橡胶隔震复位机构
• 2.5.1 隔震夹层橡胶垫的构造特性
• 2.5.2 夹层橡胶垫的承载能力
• 2.5.3 夹层橡胶垫的水平刚度
• 2.5.4 夹层橡胶垫的竖向刚度
• 2.5.5 夹层橡胶垫的阻尼
• 2.6 本章小结
• 第三章 立式储罐并联基础隔震计算分析模型和分析方法
• 3.1 引言
• 3.2 立式储罐基础隔震的基本理论
• 3.2.1 一般性的讨论
• 3.2.2 等效力学模型
• 3.3 滑移隔震分析模型的选取
• 3.4 滑移隔震体系摩擦力的选取
• 3.5 立式储罐并联隔震运动分析方程
• 3.6 非线性阻尼简化为等效线性阻尼的方法
• 3.7 隔震结构的隔震频率分析
• 3.8 储罐并联滑移隔震等效线性模型的地震反应分析方法
• 3.9 本章小结
• 第四章 立式储罐单向水平激励地震动并联隔震地震反应分析
• 4.1 引言
• 4.2 不同容积储罐各项参数及地震动波的选取
• 4.3 地震反应分析
• 4.3.1 不同地震烈度对储罐的地震反应影响分析
• 4.3.2 不同场地对储罐地震动反应的影响
• 4.3.3 隔震周期对储罐地震反应的影响
• 4.3.4 不同重量比γ对不同储罐地震反应的影响
• 4.3.5 不同摩擦系数对储罐地震反应的影响
• 4.3.6 不同场地、不同地震波下的均值分析
• 4.3.7 长周期地震波不同烈度下储罐地震反应的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 立式储罐并联隔震基础静推试验
• 5.1 试验模型设计
• 5.1.1 储罐模型试验相似关系的确定
• 5.1.2 模型材料及尺寸设计
• 5.1.3 并联隔震基础设计
• 5.2 加载方案与测点布置
• 5.2.1 加载方案
• 5.2.2 测点布置
• 5.3 模型罐试验结果与分析
• 5.3.1 位移试验结果与分析
• 5.3.2 应变试验结果与分析
• 5.4 模型罐并联基础隔振静推试验数值模拟分析
• 5.4.1 分析步骤
• 5.4.2 浮放储罐并联基础隔振有限元模型的建立
• 5.4.3 模型罐数值分析结果
• 5.4.4 模型罐数值分析与试验结果对比
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要